Genomisches Imprinting als Modellsystem für die Wechselbeziehung von subnukleärer Lokalisation und Genexpression

• Antragstellerin: Dr. Lisa Hülsmann
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262543100

Transkriptionelle Regulation wurde bereits umfassend im Hinblick auf cis-wirkende genomische Merkmale, Transkriptionsfaktorkontrolle und epigentische Modifikationen analysiert. Darüber hinaus spricht die Datenlage für eine regulatorische Funktion der drei-dimensionalen Organisation des Chromatins im Zellkern. Die genaue Bedeutung von subnukleärer Lokalisation für die Funktion des Genoms bleibt jedoch unverstanden. Ich möchte die genomische Prägung, einen Prozess, der zu elternspezifischer, monoallelischer Genexpression führt, als Modellsystem nutzen, um die Wechselbeziehung von subnukleärer Lokalisation und Genexpression zu untersuchen. Experimentelle Vorarbeiten legen nahe, dass ein Allel der geprägten Dlk1-Dio3 Region präferentiell in der Zellkernperipherie lokalisiert ist. Da jedoch unterschiedliche Gene von beiden elterlichen Chromosomen exprimiert werden, wirft dies eine Reihe interessanter Fragen von weitreichender Bedeutung für unser Verständnis der subnukleären Lokalisation auf. Mein Ziel ist daher, den Zusammenhang der differentiellen transkriptionellen Regulierung geprägter Gene und ihrer Zellkernlokalisation zu analysieren. Mit diesem Modellsystem stelle ich die folgenden Fragen: 1. Kann periphere Lokalisation als Regulationsmechanismus für die Kontrolle der monoallelischen Expression und/oder der Gendosis genutzt werden? 2. Wie interagieren Gene mit der Zellkernperipherie? 3. Was sind die funktionellen Auswirkungen dieser Interaktionen?Um meine Fragen zu beantworten, werde ich 3D RNA- und DNA-Fluoreszenz-in-situ-Hybridiesierung (FISH) und DamID-Seq an normalen und mutanten Mauszellen sowie vergleichende Interpretationen der Ergebnisse durchführen. Durch die sequenzielle FISH-Detektion geprägter Gene auf Ebene der naszierenden mRNA und der DNA wird die Position exprimierter und nicht-exprimierter Gene im Zellkern bestimmt und die Distanz der Signale zum Chromatinrand fluoreszenzmikroskopisch gemessen. Zusätzlich sollen Interaktionen der geprägten Regionen mit der Kernlamina und Kernporenkomplexen mittels der DamID-Technologie und Next-Generation Sequencing analysiert werden. Im Anschluss wird eine große Bandbreite existierender Mausmutanten des Gastgeberlabors und eines Kollaborationspartners für vergleichende Manipulationen der beschriebenen Experimente in Betracht gezogen, mit dem Ziel, funktionelle Zusammenhänge aufzudecken.Ich hoffe, mit diesem Imprinting-basierten Modellsystem ein wertvolles Instrument mit weiteren Anwendungsmöglichkeiten in der Erforschung der Zellkernorganisation zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeberin: Professorin Dr. Anne C. Ferguson-Smith